Die Stromquelle des Operationsverstärkers oszilliert

Ich weiß, dieses Thema wurde schon viel diskutiert, aber es scheint unterschiedliche Meinungen über die Lösungen zu geben.

Das Problem ist, dass wir versuchen, eine Stromquelle mit einem Operationsverstärker herzustellen, der einen FET als Last ansteuert. Unser Ziel ist es, eine ziemlich hohe Bandbreite für die Regelschleife zu haben (ein paar 100 kHz?), aber der Ausgang des Operationsverstärkers oszilliert.

Erste Iteration

Mit einem ADA4807 und einem ST P36nE06 Mosfet. Die Werte für die Reihen- (R2) und Parallelwiderstände (R3) wurden aus dem Datenblatt des Operationsverstärkers zum Ansteuern kapazitiver Lasten ausgewählt.

Ganz in der Nähe der Versorgungsstifte befindet sich eine 100-nF-Bypass-Kappe und auch eine 2uF-Kappe.

Wir haben ein paar Dinge ausprobiert, darunter:

  1. Erhöhen Sie den Vorwiderstand auf 50 Ohm oder 100 Ohm. Habe es nicht behoben.

  2. Hinzufügen einer 1-nF-Kappe vom Ausgang zu -vin des Operationsverstärkers zusammen mit einem 10-k- oder 100-k-Widerstand (Miller-Integrator). Hat nicht geholfen.

  3. Ändern Sie den 10-mOhm-Widerstand auf 100 mOhm. Hat auch nicht geholfen.

Der Prototyp wird auf Verroboard erstellt. Ich weiß nicht, ob das ein Problem sein könnte?

Ich würde denken, dass dieser Operationsverstärker in der Lage wäre, jede kapazitive Last anzutreiben, aber es scheint bei uns nicht zu funktionieren. Was machen wir falsch?

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Antworten (1)

Die im Datenblatt angegebene kapazitive Lastansteuerung des Operationsverstärkers beträgt 15 pF, was zu einem Überschwingen von 30 % führt. Ja, Sie können dies verbessern, indem Sie einen Vorwiderstand verwenden, um den Kondensator anzusteuern (der MOSFET hat etwa 2 nF), aber Sie treiben immer noch die Kapazität innerhalb des Rückkopplungsnetzwerks mit geschlossener Schleife an, und das macht das Hinzufügen eines Widerstands sinnlos - Sie verschieben einfach die Phase weiter und Lassen Sie es mit einer niedrigeren Frequenz schwingen.

In einer solchen Closed-Loop-Situation müssen Sie sich die Open-Loop-Verstärkung des Operationsverstärkers ansehen und erkennen, dass sie niemals ideal ist und möglicherweise einen Phasenabstand hat, der bei hohen Frequenzen ziemlich schlecht ist. Eine schlechte Phasenspanne bedeutet, dass negative Rückkopplung fast zu positiver Rückkopplung wird, und ein zusätzliches Bit an RC-Filterung (aufgrund der Gate-Source-Kapazität) kann leicht das Gleichgewicht zwischen Stabilität und Oszillation kippen.

Sie müssen einen Kondensator vom Operationsverstärkerausgang zum invertierenden Eingang und einen Widerstand (versuchen Sie 1 kOhm) von diesem Eingang (Pin 4) zum Rückkopplungspunkt des Strommesswiderstands legen. Sie können Glück haben und die gewünschte Bandbreite erhalten, aber es gibt keine Garantie.

Hmm in Ordnung, es macht dann Sinn, warum der Vorwiderstand dann nichts geändert hat. Ich glaube, die Eingangskapazität des Mosfet beträgt tatsächlich 2-3 nF
Die inkrementelle Prop-Verzögerung der Schrittspannung beträgt 100 ps/pF Last und die Ausgangsimpedanz steigt mit der Anstiegsrate. Der FET Ciss ist jedoch sehr nichtlinear. Ich würde vor dem Gate einen Emitterfolger mit Re=180 Ohm einfügen und alle Jumper so kurz wie möglich halten. Und verwenden Sie einen 10-V-Schritteingang, der auf 100 mV mit einem Teiler von ~ 500: 5 Ohm reduziert ist.
@Linkyyy ja, es ist eher 2 nF - ich habe meine Antwort korrigiert und weitere Erklärungen hinzugefügt, warum es zu einem Oszillator wird.
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